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激光測距系統(tǒng)

高速FPGA在激光回波檢測中的應(yīng)用

激光測距是激光技術(shù)在軍事上最早和最成熟的應(yīng)用，自1961．年美國休斯飛機(jī)公司研制成功世界上第一臺(tái)激光測距機(jī)之后，激光測距技術(shù)發(fā)展迅速。如今，它已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于軍用領(lǐng)域和民用領(lǐng)域。為了進(jìn)一步提高我國激光測距水平，研制更高性能激光測距機(jī)依然是我國國防科技研究中的重要課題之一。其中，測距精度是激光測距機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。而激光測距機(jī)能否準(zhǔn)確的檢測激光回波信號(hào)將直接影響測距精度。脈沖激光測距系統(tǒng)主要包括激光發(fā)射子系統(tǒng)、激光回波探測子系統(tǒng)、回波檢測與主控子系統(tǒng)、終端顯示子系統(tǒng)等組成。其中設(shè)計(jì)高精度激光回波檢測與主控子系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)高精度激光測距的核心問題。傳統(tǒng)激光回波檢測與主控子系統(tǒng)通常采用分立元件和小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)，電路復(fù)雜且精度較低。隨著數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，已出現(xiàn)大規(guī)模可編程邏輯器件FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)和CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)。采用FPGA代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分立元件和小規(guī)模集成電路來設(shè)計(jì)激光回波檢測與主控子系統(tǒng)，不僅提高了回波檢測精度，同時(shí)簡化了整個(gè)測距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文研究了將激光回波信號(hào)直接送入FPGA進(jìn)行檢測的方案。同時(shí)，采用這種方案設(shè)計(jì)了一種激光回波檢測系統(tǒng)，并把它成功運(yùn)用在一引信項(xiàng)目中。這種方案電路設(shè)計(jì)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，由于激光回波探測子系統(tǒng)只是完成由光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換及簡單放大，理論分析和試驗(yàn)結(jié)果均表明，采用該方案進(jìn)行回波檢測的精度較低，這種回波檢測方法也只能應(yīng)用在測距精度要求低的項(xiàng)目中。為了滿足另一高精度測距項(xiàng)目的需要，在FPGA直接進(jìn)行激光回波檢測方案的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種高精度激光回波檢測系統(tǒng)。文中介紹了其實(shí)現(xiàn)原理，理論上分析了該系統(tǒng)所能達(dá)到的回波檢測精度及整機(jī)測距系統(tǒng)的測距精度。與第一種方案相比，該方案引入了超高速數(shù)據(jù)采集電路。由于采樣速率高達(dá)lGsps，該方案實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)在于如何保證數(shù)據(jù)采集電路的穩(wěn)定工作。文中從總體方案的設(shè)計(jì)，到器件的選型，硬件電路板的實(shí)現(xiàn)等方面做了詳細(xì)的闡述，最終完成了系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。接著介紹了系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)。后面給出了試驗(yàn)測試結(jié)果，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，性能良好。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中引入的超高速數(shù)據(jù)采集電路有著廣泛的應(yīng)用，為其他相關(guān)設(shè)計(jì)提供了參考。最后，對(duì)全文做了工作總結(jié)，并給出了接下來的后續(xù)工作與展望。本文在高速FPGA對(duì)激光回波信號(hào)檢測方向取得了一定的成果，為進(jìn)一步研究提供了參考價(jià)值。

標(biāo)簽： FPGA 激光回波中的應(yīng)用

上傳時(shí)間： 2013-06-13

上傳用戶：cy1109
基于FPGADSP激光測距系統(tǒng)的研究

從制成世界上第一臺(tái)激光器開始，激光優(yōu)異的單色性、方向性和高亮度特點(diǎn)引起了各界的關(guān)注。激光測距技術(shù)是目前應(yīng)用較為廣泛的一種激光技術(shù)，它與一般測距方法相比，具有操作方便，精度高和晝夜可用的優(yōu)點(diǎn)。目前激光測距技術(shù)分成脈沖式和連續(xù)式兩種類型，連續(xù)式測距系統(tǒng)隨著近年來激光技術(shù)的發(fā)展逐漸引起人們的關(guān)注，在民用領(lǐng)域，尤其是在一些對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求不很高的系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用。小型化、智能化、高精度、對(duì)人眼安全是激光測距的發(fā)展方向，但是目前的測距儀普遍存在元器件較多、功耗相對(duì)較高、靈活性不夠、適應(yīng)能力不強(qiáng)、抗干擾能力不強(qiáng)等缺點(diǎn)，不利于整機(jī)的一體化和小型化設(shè)計(jì)。基于上述局限性，本文提出一種新的思想，將數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用到連續(xù)式相位激光測距技術(shù)中，具體是利用DDS(直接數(shù)字頻率合成)技術(shù)產(chǎn)生用于調(diào)制激光器的正弦信號(hào)，利用FPGA與DSP技術(shù)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字化處理。該方法不僅克服了上面所述的缺點(diǎn)，而且還具有以下的優(yōu)點(diǎn)：可以通過軟件的方法改變調(diào)制頻率，大大簡化了測相電路，提高了使用的方便性：解決了激光連續(xù)測距中頻率輸出不穩(wěn)定和相位抖動(dòng)的問題，使測距儀的穩(wěn)定性更高；采用DSP處理芯片對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，處理速度更快，提高了實(shí)時(shí)性；采用FFT技術(shù)測相，不僅精度高，而且隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，精度還有上升的空間。本文從理論和實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了該測距方案的可行性。在采用實(shí)時(shí)取樣補(bǔ)償技術(shù)的情況下，該測距方案的測距精度可達(dá)到毫米量級(jí)，該測距方案設(shè)計(jì)新穎，系統(tǒng)受環(huán)境因素影響較小，可在惡劣環(huán)境下進(jìn)行短距離(一般小于15米)的測量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)方案基本上達(dá)到預(yù)期的指標(biāo)要求。

標(biāo)簽： FPGADSP 激光測距系統(tǒng)

上傳時(shí)間： 2013-06-08

上傳用戶：manking0408
基于FPGA的多頭激光測距系統(tǒng)

根據(jù)交通部公布的數(shù)據(jù)，交通事故呈逐年上升趨勢，交通事故不僅給公民的財(cái)產(chǎn)造成了損失，而且給公民的人身安全也會(huì)造成威脅。因此如何更好地避免交通事故成為一個(gè)焦點(diǎn)課題，汽車安全系統(tǒng)更是成為汽車生產(chǎn)商和研究機(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)。當(dāng)前汽車安全系統(tǒng)有兩大種類：一是被動(dòng)式安全系統(tǒng)。例如：安全帶，安全氣囊等。二是主動(dòng)式安全系統(tǒng)。主動(dòng)安全系統(tǒng)又分為主動(dòng)被動(dòng)式和主動(dòng)自動(dòng)式。前者有ABS等。后者有汽車自動(dòng)防撞系統(tǒng)和倒車?yán)走_(dá)等。本文采用激光測距系統(tǒng)，開發(fā)一種汽車在高速公路上行駛的主動(dòng)式防撞系統(tǒng)，本文的重點(diǎn)是開發(fā)測距預(yù)警系統(tǒng)，采用專門的激光測距芯片和接收芯片，并采用FPGA(Filed Programmable Gate Array)作為主控芯片，對(duì)前車進(jìn)行有效的監(jiān)控，根據(jù)檢測得到的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)提出建議和報(bào)警，提醒駕駛員減速或者采取制動(dòng)措施，從而達(dá)到預(yù)防追尾碰撞的目的。本文工作主要有以下幾個(gè)方面： 1) 在比較分析激光、雷達(dá)和毫米波等測距方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)市場需求及潛在用戶分析，確定采用激光脈沖測距方式。針對(duì)激光脈沖測距存在的技術(shù)難題，提出以FPGA作為系統(tǒng)核心控制模塊的測距系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。 2) 根據(jù)對(duì)車載動(dòng)態(tài)測距系統(tǒng)測量精度、測量頻率和測量范圍的基本要求，結(jié)合脈沖激光測距的特點(diǎn)，提出采用多頭脈沖激光測距和多周期脈沖測量的技術(shù)方案。該方案可有效提高系統(tǒng)測距精度和測量范圍，降低系統(tǒng)成本。 3) 基于上述方案，完成了基于FPGA的多頭脈沖激光測距系統(tǒng)的各功能模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)、功能仿真、綜合優(yōu)化及板級(jí)測試實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明，各主要功能模塊基本達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)要求，為測距系統(tǒng)的后期開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。 4) 完成了激光測距傳感器外圍光電轉(zhuǎn)換電路、電源轉(zhuǎn)換電路及通訊接口的設(shè)計(jì)、制作、安裝及實(shí)驗(yàn)室調(diào)試。 5) 最后對(duì)論文研究工作進(jìn)行了總結(jié)，提出了系統(tǒng)的不足之處和進(jìn)一步研究工作的方向。

標(biāo)簽： FPGA 激光測距系統(tǒng)

上傳時(shí)間： 2013-05-27

上傳用戶：yatouzi118
基于FPGA的激光測距數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

激光測距是隨著激光技術(shù)的出現(xiàn)而發(fā)展起來的一種精密測量技術(shù)，因其良好的精確度特性廣泛地應(yīng)用在軍事和民用領(lǐng)域。但傳統(tǒng)的激光測距系統(tǒng)大多采用分立的單元電路搭建而成，不僅造成了開發(fā)成本較高，電路較復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy等諸多問題，而且這種系統(tǒng)體積和重量較大，嚴(yán)重阻礙了激光測距系統(tǒng)的普及應(yīng)用，因此近年來激光測距技術(shù)向著小型化和集成化的方向發(fā)展。本文就旨在找出一種激光測距的集成化方案，將激光接收電路部分集成為一個(gè)專用集成電路，使傳統(tǒng)的激光測距系統(tǒng)簡化成三個(gè)部分，激光器LD、接收PD和一片集成電路芯片。本文設(shè)計(jì)的激光測距系統(tǒng)基于相位差式激光測距原理，綜合當(dāng)前所有的測相技術(shù)，提出了一種基于FPGA的芯片運(yùn)用DCM的動(dòng)態(tài)移相功能實(shí)現(xiàn)相位差測量的方法。該方法實(shí)現(xiàn)起來方便快捷，無需復(fù)雜的過程計(jì)算，不僅能夠達(dá)到較高的測距精度，同時(shí)可以大大簡化外圍電路的設(shè)計(jì)，使測距系統(tǒng)達(dá)到最大程度的集成化，滿足了近年來激光測距系統(tǒng)向小型化和集成化方向發(fā)展的要求，除此，該方法還可以減少環(huán)境因素對(duì)測距誤差的影響，降低測距系統(tǒng)對(duì)測試環(huán)境的要求。本論文的創(chuàng)新點(diǎn)有： 1.基于方波實(shí)現(xiàn)激光的調(diào)制和發(fā)射，簡化了復(fù)雜的外圍電路設(shè)計(jì)； 2.激光測距的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在一片F(xiàn)PGA芯片上實(shí)現(xiàn)，便于系統(tǒng)的集成。在基于DCM的激光測距方案中，本文詳細(xì)的敘述了利用DCM測相的基本原理，并給出了由相位信息得到距離信息的計(jì)算過程，然后將利用不同測尺測得的結(jié)果進(jìn)行合成，并最終將距離的二進(jìn)制信息轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制顯示出來。本文以Xilinx公司Virtex-II Pro開發(fā)板做為開發(fā)平臺(tái)，通過編程和仿真驗(yàn)證了該測距方案的可行性。在采用多次測量求平均值的情況下，該測距方案的測距精度可以達(dá)到3mm，測距量程可達(dá)100m。該方案設(shè)計(jì)新穎，可將整個(gè)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在FPGA芯片中實(shí)現(xiàn)，為最終的專用集成芯片的設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)，有利于測距系統(tǒng)的集成單片化。

標(biāo)簽： FPGA 激光測距數(shù)據(jù)處理

上傳時(shí)間： 2013-06-20

上傳用戶：lili1990
基于FPGA的全數(shù)字激光測距信號(hào)處理

激光測距是一種非接觸式的測量技術(shù)，已被廣泛使用于遙感、精密測量、工程建設(shè)、安全監(jiān)測以及智能控制等領(lǐng)域。早期的激光測距系統(tǒng)在激光接收機(jī)中通過分立的單元電路處理激光發(fā)、收信號(hào)以測量光脈沖往返時(shí)間，使得開發(fā)成本高、電路復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy，精度以及可靠性相對(duì)較差，體積和重量也較大，且沒有與其他儀器相匹配的標(biāo)準(zhǔn)接口，上述缺陷阻礙了激光測距系統(tǒng)的普及應(yīng)用。本文針對(duì)激光測距信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套全數(shù)字集成方案，除激光發(fā)射、接收電路以外，將信號(hào)發(fā)生、信號(hào)采集、綜合控制、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)傳輸五個(gè)部分集成為一塊專用集成電路。這樣就不再需要DA轉(zhuǎn)換和AD轉(zhuǎn)換電路和濾波處理等模塊，可以直接對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。與分立的單元電路構(gòu)成的激光測距信號(hào)處琿相比，可以大大降低激光測距系統(tǒng)的成本，縮短激光測距的研制周期。并且由于專用集成電路帶有標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口，可以直接與通信模塊連接，構(gòu)成激光遙測實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，通過LED實(shí)時(shí)顯示測距結(jié)果。這樣使得激光測距系統(tǒng)只需由激光器LD、接收PD和一片集成電路組成即可，提出了橋梁的位移監(jiān)測技術(shù)方法，并設(shè)計(jì)出一種針對(duì)橋梁的位移監(jiān)測的具有既便攜、有效又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的監(jiān)測樣機(jī)。本文基于xil inx公司提供的開發(fā)環(huán)境(ise8.2)、和Virtex2P系列XC2VP30的開發(fā)版來設(shè)計(jì)的，提出一種基于方波的利用DCM(數(shù)字時(shí)鐘管理器)檢相的相位式測距方法；采用三把側(cè)尺頻率分別是30MHz、3MHz、lOkHz，對(duì)應(yīng)的測尺長度分別為5米、50米和15000米，對(duì)應(yīng)的精度分別為±0.02米、±0.5米和±5米。設(shè)計(jì)了一套激光測距全數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)。為了證明本系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，另外設(shè)計(jì)了一套利用延時(shí)的方法來模擬激光光路，經(jīng)過測試，證明利用DCM檢相的相位式測距方法對(duì)于橋梁的位移監(jiān)測是可行的，測量精度和測量結(jié)果也滿足設(shè)計(jì)方案要求。

標(biāo)簽： FPGA 全數(shù)字信號(hào)處理激光測距

上傳時(shí)間： 2013-06-12

上傳用戶：fanboynet
基于FPGA技術(shù)的激光測距系統(tǒng)研究

本文的研究內(nèi)容是在激光測距項(xiàng)目基礎(chǔ)上進(jìn)行的，分析了各種激光測距方法的利弊，最終選用脈沖激光測距的實(shí)現(xiàn)方式，并且對(duì)脈沖激光測距系統(tǒng)做了深入研究。本文設(shè)計(jì)了以FPGA為核心的信號(hào)處理模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)激光信號(hào)的編碼和譯碼、對(duì)激光發(fā)射控制時(shí)鐘的分頻、和內(nèi)部PLL倍頻實(shí)現(xiàn)內(nèi)部高頻計(jì)時(shí)時(shí)鐘等，提高了系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。使用并行脈沖計(jì)數(shù)法，提高了計(jì)時(shí)精度，分析了可能產(chǎn)生誤差的原因，并且對(duì)結(jié)果做了相應(yīng)的修正，減小了激光測距系統(tǒng)的誤差。并且制定了四種工作模式，可以根據(jù)不同的實(shí)際環(huán)境選擇相應(yīng)的測距模式，以達(dá)到最好的測量效果。在接收方面突破以往普通的被動(dòng)接收方式，提出了利用窗函數(shù)接收回波的主動(dòng)接收方式，結(jié)合窄帶濾光片的濾光效果，提高了系統(tǒng)的抗干擾性能。從課題要求出發(fā)，本激光測距系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了體積小、功耗低的特點(diǎn)，測量距離相對(duì)較近(0.5-50米)，屬于近距測量系統(tǒng)。

標(biāo)簽： FPGA 激光測距系統(tǒng)研究

上傳時(shí)間： 2013-04-24

上傳用戶：wyaqy
激光光譜探測中快速傅里葉變換

激光光譜探測是激光偵查、激光告警、污染物檢測等領(lǐng)域中采用的重要技術(shù)。通過對(duì)來襲激光的光譜特征進(jìn)行識(shí)別，可以為光電對(duì)抗提供依據(jù)。本文在分析和研究現(xiàn)有激光光譜探測技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了通過非掃描M-Z干涉法來獲取激光信號(hào)的相干圖，并對(duì)該圖進(jìn)行快速傅立葉變換，從而實(shí)時(shí)獲得激光光譜的技術(shù)。在研究中，由M-Z干涉具形成的激光干涉條紋經(jīng)CCD相機(jī)轉(zhuǎn)換后以時(shí)間序列依次輸出電信號(hào)，該時(shí)間序列的快速傅立葉變換用FPGA實(shí)現(xiàn)。論文依據(jù)告警系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間和信噪比的要求，確定了探測器陣列的結(jié)構(gòu)類型和有關(guān)參數(shù)；設(shè)計(jì)了CCD相機(jī)和FPGA的接口電路；編寫了數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)模塊。在快速傅立葉變換的實(shí)現(xiàn)上，首先確定了采用基2按時(shí)間抽取的方法作為實(shí)現(xiàn)算法；應(yīng)用型號(hào)為XC3S400的FPGA芯片，依靠ISE8.1軟件開發(fā)平臺(tái)，用硬件語言編寫了精度為10位，序列長度為512點(diǎn)的快速傅里葉變換程序，并將所有程序成功下載到FPGA的配置芯片中。此外，論文還設(shè)計(jì)了顯示、電壓轉(zhuǎn)換、FPGA配置電路。最后，對(duì)設(shè)計(jì)的快速傅里葉變換模塊進(jìn)行了測試，將FPGA運(yùn)算結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較，結(jié)果表明FPGA計(jì)算結(jié)果達(dá)到應(yīng)有的精度，運(yùn)行速度可以滿足激光光譜的實(shí)時(shí)探測要求。

標(biāo)簽： 激光光譜探測快速傅里葉變換

上傳時(shí)間： 2013-08-04

上傳用戶：hzy5825468
基于ARMFPGA的激光打標(biāo)機(jī)控制器設(shè)計(jì)

激光打標(biāo)是一種利用高能量的激光束在打標(biāo)物體表面刻下永久性標(biāo)識(shí)的技術(shù)。與傳統(tǒng)的壓刻等方法相比，激光打標(biāo)具有速度快、無污染、質(zhì)量高、性能穩(wěn)定、不接觸物體表面等優(yōu)點(diǎn)。激光打標(biāo)是目前工業(yè)產(chǎn)品標(biāo)記的先進(jìn)技術(shù)，是一種高效的標(biāo)記方法。傳統(tǒng)的基于ISA總線、PCI總線或者USB總線的激光打標(biāo)控制器增加了激光打標(biāo)機(jī)的成本和體積。本文提出一種基于ARM+FPGA架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)方案，主要的研究工作如下：首先，介紹了激光打標(biāo)系統(tǒng)的組成，激光打標(biāo)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和激光打標(biāo)機(jī)的原理。根據(jù)激光打標(biāo)控制系統(tǒng)的功能要求和性能要求，提出了ARM+FPGA的總體設(shè)計(jì)，并簡要討論了ARM和FPGA的特點(diǎn)和優(yōu)勢。ARM處理器的主要功能是完成打標(biāo)內(nèi)容的輸入和變換處理，打標(biāo)機(jī)參數(shù)的設(shè)置和控制打標(biāo)。FPGA的作用是接收、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換打標(biāo)數(shù)據(jù)，然后產(chǎn)生控制信號(hào)去控制激光打標(biāo)設(shè)備。然后，詳細(xì)討論了激光打標(biāo)機(jī)控制器的硬件電路設(shè)計(jì)，包括ARM控制單元電路、FPGA控制單元電路和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊等。為了使控制器能夠長時(shí)間可靠穩(wěn)定地工作，還采取了隔離技術(shù)等許多抗干擾措施。完成了 FPGA中各個(gè)模塊的程序設(shè)計(jì)，利用Quartus Ⅱ軟件進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，調(diào)試了控制器的功能。本文所設(shè)計(jì)的嵌入式激光打標(biāo)控制器發(fā)揮了ARM和FPGA各自的優(yōu)勢。經(jīng)過在實(shí)際打標(biāo)系統(tǒng)中的測試，證明本次設(shè)計(jì)的激光打標(biāo)機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能，取得了滿意的打標(biāo)效果。關(guān)鍵詞：ARM，F(xiàn)PGA，激光打標(biāo)，F(xiàn)IFO，CO2激光器，掃描振鏡系統(tǒng)

標(biāo)簽： ARMFPGA 激光打標(biāo) 制器設(shè)計(jì)

上傳時(shí)間： 2013-04-24

上傳用戶：hewenzhi
用cpld開發(fā)的激光控制器的源碼

用cpld開發(fā)的激光控制器的源碼，已經(jīng)是成型產(chǎn)品，希望對(duì)大家有用

標(biāo)簽： cpld 激光控制器源碼

上傳時(shí)間： 2013-09-02

上傳用戶：dxxx
protel99se元件名系表

protel99se元件名系表

標(biāo)簽： protel 99 se 元件

上傳時(shí)間： 2013-10-08

上傳用戶：liuwei6419